Introducción
1.1. Objetivos Básicos de la electrónica de potencia.
1.1.1. Definición de electrónica de potencia
Electrónica de potencia es el área de la electrónica que trata de la conversión y control de energía y
potencia eléctricas usando dispositivos
semiconductores.
1.1.2. Áreas básicas de la ingeniería eléctrica
Energía
Información
Materiales y componentes
La electrónica de potencia es una tecnología
multidisciplinaria, en la cual las tres tecnologías
básicas juegan un papel importante
1.2. Conversión de potencia eléctrica 1.2.1. Definición - Convertidores
Convierte la potencia eléctrica de corriente y tensión determinada a otra forma de corriente y tensión.
Trata de que se pierda el mínimo de energía, la cual
resulta en un costo y calor a disipar.
1.2.2. Características de la conversión de potencia eléctrica en electrónica de potencia.
Objetivo <PEntrada> = <PSalida>
Pérdidas en componentes activos (semiconductores) mínimas llaves ON-OFF
Conducción: ON (mínima resistencia, saturación, etc.)
Corte: OFF (resistencia infinita)
1.2.2.1. El flujo de energía
Ejemplo: Cargador de baterías. El objetivo es entregar
energía a las baterías.
1.2.2.2. El flujo de información
Ejemplo: Control de posición de un motor.
(En algunos casos el rendimiento puede no ser importante y se pueden
usar dispositivos lineales)
Ejemplo: Fuente lineal con transistor de paso.
1.2.2.3. Diagrama de bloques de un sistema de electrónica de potencia típico
· Convertidor de energía
· Filtro de entrada: reduce la distorsión en la fuente de entrada y protege al convertidor.
· Filtro de salida: reduce la distorsión en la salida y protege al convertidor y/o carga.
· Aplicación (eléctrica, mecánica etc..).
· Comando de las llaves (drivers): adaptación de señales, aislación galvánica.
· Circuito de control: inteligencia del sistema.
· Realimentación variables eléctricas.
· Realimentación variables mecánicas.
· Señales de información y referencia (consigna).
· Sistemas de protecciones.
1.3. Temas fundamentales de estudio en electrónica de potencia
1.3.1. Dispositivos semiconductores de potencia
1.3.2. Circuitos de conversión de potencia eléctrica 1.3.3. Componentes pasivos
1.3.4. Circuitos de comando y control
1.3.5. Aplicaciones de la electrónica de potencia
1.3.5. Aplicaciones de la electrónica de potencia
1.3.5.1. Fuentes de alimentación
DC: Cargadores de BATERIAS
DC: Fuentes de computadoras, electrodomésticos, etc.
AC: Fuentes ininterrumpibles (UPS)
1.3.5.2. Aplicaciones a máquinas eléctricas
Control de velocidad AC, DC y paso a paso
Control de posición de motores AC, DC y paso a paso
Robots industriales
Vehículos Eléctricos
1.3.5. Aplicaciones de la electrónica de potencia
1.3.5.3. Sistemas eléctricos de potencia:Transmisión
HVDC. Transmisión en corriente continua y alta tensión
HVDC. Cambio de frecuencia
FACTS. Flexible AC Transmission Systems
1.3.5.4. Sistemas eléctricos de potencia: Generación
Energía Solar Fotovoltaica. Conversión de CC para suministro a la red de CA.
Energía Eólica. Conversión de tensión y frecuencia
variables para suministro a la red de 50 Hz.
FACTS. Flexible AC Transmission Systems
BESS = Battery Energy Storage System IPS = Interphase Power Controller
IPC* = IPC with Power Electronics LTC = Transformer-Load Tap changer NGH = Hingorani Damper
PAR = Phase-Angle Regulator
SCCL = Super-Conducting Current Limiter
SMES = Super-Conducting Magnetic Energy Storage STATCOM = Static Synchronous Compensator
SVC = Static Var Compensator
TCPAR = Thyristor Controlled Phase-Angle Regulator TCSC = Thyristor Controlled Series Capacitor
TCVL = Thyristor Controlled Voltage Limiter
TSBR = Thyristor Switched Braking Resistor
TSSC = Thyristor Switched Series Capacitor
UPFC = Unified Power Flow Controller
1.4. Clasificación de convertidores
1.4.1. Sistemas básicos que suministren la energía
AC: Tensión o corriente alterna sinusoidal (amplitud, frecuencia, Nº de fases)
DC: tensión o corriente continua.
1.4.2. Clasificación por tipo de conversión
Rectificador (AC-DC)
Inversor (DC-AC)
Chopper (DC-DC)
AC-AC
Simbología
1.4.3. Clasificación por tipo de fuente de corriente continua CC
Fuente de corriente -rígido en corriente
Fuente de tensión - rígido en tensión
1.4.4. Clasificación por el método de conmutación
¿quién determina cuándo se prenden y apagan las llaves (switches)
del convertidor?
Conmutados por la red (red de CA)
Conmutación forzada o auto conmutados
Conmutados por la carga
1.5. Componentes para convertidores
ideales - reales: "Ratings" y "características"
1.5.1. Dispositivos semiconductores de conmutación (switch, válvula, llave)
¿quien los prende?
¿quien los apaga?
¿en que sentidos conduce?
¿es necesario mantener el comando?
1.5.1.1. Diodo.
Prende y apaga con la carga. Conducción unidireccional (cátodo)
1.5.1.2. Tiristor
Prende por comando (si la carga lo habilita) y apaga con la carga. Conducción unidireccional.
g
